در این پایان نامه نشان داده ایم که عدم تقارن در شکل نانو حفره (مخروط )فرایند انتقال را یک طرفه کرده و زمان انتقال را کاهش می دهد. هم چنین زاویه ی بهینه ای بدست آورده ایم که در آن زمان انتقال کمینه است. نتایج حاصل از بررسی نظری عدم تقارن در سد انرژی آزادی که پلیمر در حین انتقال با آن مواجه است را نشان می دهد. عدم تقارن در کیفیت حلال در دو طرف حفره به عنوان یکی دیگر از عوامل انتقال یک طرفه پلیمر مورد مطالعه قرار گرفته است. تایج شبیه سازی عدم تقارن در انتقال پلیمر و هم چنین کاهش زمان انتقال را نشان می دهد.

در این پایان نامه، برسهای پلی آمفولیتی و پلی الکترولیتی تخت در شرایط مختلف و به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این شبیه سازیها که در هنگرد کانونیک انجام شده است، برهمکنش کولنی میان مونومرهای باردار، یونهای مخالف و یونهای نمک اضافه شده بصورت صریح در نظر گرفته شده است. برای برسهای پلی آمفولیتی نیمه انعطاف پذیر که در آن هر کدام از زنجیره ها دارای بارهای مثبت و منفی به تعداد یکسان هستند، ضخامت متوسط برس و آمار حالت تعادلی سیستم در مقادیر مختلف چگالی سطحی زنجیره ها و غلظت نمک و برای توالی های مختلف بارهای روی زنجیره ها محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که در برس پلی آمفولیتی با بلوک بار بزرگتر، ضخامت متوسط برس مقدار کوچکتری نسبت به دیگر برسها دارد و وابستگی خواص برس به چگالی سطحی و غلظت نمک قویتر است. در برس پلی آمفولیتی با بلوک بار بزرگ و در مقادیر زیاد چگالی سطحی، زنجیره ها به طرف سطح انحنا پیدا میکنند. برسهای پلی آمفولیتی دوبلوکی انعطاف پذیر، نیمه انعطاف پذیر و سخت در چگالی های سطحی مختلف مطالعه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که وابستگی ضخامت متوسط برس به چگالی سطحی، در تمامی مقادیر سختی خمشی خطی است. شیب نمودار ضخامت متوسط برس بر حسب چگالی سطحی زنجیره ها در برسهای نیمه انعطاف پذیر و سخت با یکدیگر برابر است و به مقدار قابل توجهی از شیب خط مربوط به برسهای انعطاف پذیر بیشتر است. همچنین با استفاده از روش نظریه مقیاس بندی وابستگی خطی ضخامت برس پلی آمفولیتی دو بلوکی انعطاف پذیر به چگالی سطحی بدست آمده است که با نتایج شبیه سازی نیز توافق خوبی دارد. همچنین اثر یونهای مخالف چند ظرفیتی بر رفتار برسهای پلی الکترولیتی و پلی آمفولیتی دوبلوکی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ضخامت برس پلی الکترولیتی در حضور یونهای مخالف سه ظرفیتی وابستگی قویتری به چگالی سطحی پلیمرها دارد و در همه مقادیر چگالی سطحی زنجیره ها، ضخامت متوسط برس کمتر از ضخامت برس پلی الکترولیتی با یونهای مخالف تک ظرفیتی است. برسهای پلی آمفولیتی دوبلوکی در حضور یونهای مخالف سه ظرفیتی و تک ظرفیتی وابستگی یکسانی به چگالی سطحی پلیمرها دارند. با افزایش ظرفیت یونهای مخالف، برخلاف رفتار برس پلی الکترولیتی و به دلیل تضعیف برهمکنش جاذبه موثر دو بلوک ناهمنام، ضخامت متوسط برس افزایش می یابد.

پلی الکترولیت ها، ماکرومولکول هایی هستند که در حالت محلول در آب دارای بار خالص الکتریکی هستند. به عنوان مثال می توان به dna و f-actin و انواع پروتئین ها اشاره کرد. با اینکه انتظار می رود اجسانم با بارهای هم علامت یکدیگر را دفع کنند، مشاهده شده است که پلی الکترولیت های با بار هم علامت در حضور یون های مخالف چند ظرفیتی در برخی شرایط یکدیگر را جذب می کنند. با اینکه نظریه های متعددی برای توجیه این جاذبه ارائه شده است، با این حال هنوز نظریه جامعی برای توضیح این پدیده وجود ندارد. در این پایان نامه ابتدا محاسبه برهمکنش دو پلی الکترولیت با بار هم علامت در قالب نظریه میدان متوسط پواسن-بولتزمن را مرور می کنیم و نشان می دهیم که در قالب این نظریه برهمکنش دو پلی الکترولیت با بار هم علامت همواره از نوع دافعه است. سپس نظریه منینگ که وجود برهمکنش جاذبه بین پلی الکترولیت های با بار هم علامت را از طریق به اشتراک گذاشت یون های مخالف چگالیده شده امکان پذیر می داند را شرح می دهیم. در ادامه روش اوساوا را که افت و خیزهای هم بسته ی چگالی یون های مخالف در مجاورت پلی الکترولیت ها را در ایجاد جاذبه موثر می داند مرور می کنیم. در پایان روش بلور ویگنر که نظم یون های مخالف در روی پلی الکترولیت ها را در ایجاد جاذبه موثر می داند، شرح می دهیم.

مولکول های لیپیدی حدود 50 درصد از ساختار غشای یک سلول را به خود اختصاص داده اند. این مولکول ها به همراه پروتئین های غشا نقش مهمی را در انتقال مواد به درون و بیرون سلول ایفا می کنند. مولکول های لیپیدی غشا به خاطر خواص ویژهای که دارند، به صورت یک دولایه قرار گرفته اند. دولایه لیپیدی به صورت یک محافظ برای سلول عمل می کند. پروتئین ها در صورت نیاز، یون ها و مواد قندی را به داخل و بیرون انتقال می دهند و دولایه لیپیدی از ورود و خروج بیش از اندازه ی این سری از مواد جلوگیری می کند. البته برخی از مواد و ذرات نمی توانند توسط پروتئین ها عبور داده شوند، ولی دولایه لیپیدی در فرآیندهایی خاص این کار را انجام می دهد. ما ابتدا از مولکول های فسفولیپیدی، غشای دولایه لیپییدی کروی شکل تولید کردیم. این غشاهای مصنوعی آبدانک نامیده می شوند. اندازه قطر آنها از چند نانومتر تا چند میکرومتر متغیر است. آبدانک های چند صد نانومتری در فرآیندهایی همچون انتقال دارو در بدن استفاده می شوند. اندازه های چند ده میکرونی مدل خوبی برای غشای سلول به شمار می آیند. آبدانک ها می توانند رفتاری مشابه با قسمت لیپیدی غشای یک سلول، از خود نشان دهند. بعد از تولید آبدانک ها، با استفاده از انبرک نوری یک ذره میکرونی را به سطح آبدانک چسبانده و با استفاده از نیروی تله نوری یک دنباله از غشای آبدانک بیرون کشیدیم. دنباله یک نانولوله بین سطح آبدانک و ذره میکرونی است و نیرویی را به ذره تله شده وارد می کند. با اندازه گیری این نیرو، اطلاعات مربوط به خواص کشسانی آبدانک را بدست می آوریم.

در بحث جاری، دو مشکل اساسی وجود دارد. یکی پیچیدگی ذاتی گردایه ی تجدیدآرایش هاست و دیگری فقدان در این پایان نامه مسئله ی بهینه سازی سه بعدی درگیر با معادله دیفرانسیل پواسن در ناحیه ی بیکران را مورد بررسی قرار خواهیم داد. وجود جواب مینیمم را برای تابع انرژی درگیر با معادله دیفرانسیل جزئی بیضوی مرتبه ی دوم در ناحیه بیکران ‎$r^3$‎ اثبات خواهیم کرد. در این مسئله، مینیمم سازی تابع انرژی روی تجدیدآرایش های یک تابع مفروض صورت خواهد گرفت.فشردگی است که از بیکران بودن ناحیه ‎$r^3$‎ بوجود آمده است. برای رفع این مشکلات، ابتدا مسئله را در ناحیه کراندار حل کرده، سپس با استفاده از تئوری های برتن روی گردایه ی تجدیدآرایش ها، نشان خواهیم داد با بزرگ کردن ناحیه ی کراندار، از مرحله ای به بعد، جواب ها بدون تغییر باقی مانده و در حقیقت این جواب برای کل ناحیه صادق است.

مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهند که در یک محلول پلی الکترولیت ، حضور یون های مخالف چندظرفیتی با غلظت کافی می تواند باعث ایجاد برهم کنش جاذبه بین این ماکرومولکول های با بار همنام شود. در محلول غلیظ پلی الکترولیت های میله ای شکل که در نتیجه? این برهم کنش جاذبه، تعداد زیادی از آنها در فاصله? بسیار کمی از هم قرار می گیرند، آرایش تعادلی و رفتار دسته جمعی این ماکرومولکول ها به راحتی قابل پیش بینی نیست. اف-اکتین یک نمونه از پلی الکترولیت های سخت است که در محلول این پلی الکترولیت در حضور نمک چندظرفیتی، ساختارهای بدیعی در مشاهدات آزمایشگاهی دیده شده است. با هدف درک بهترِ نمونه ای از این ساختارها که ساختار کَلَک مانند نامیده می شود، در قسمت اول پایان نامه مدل ِ ساده ای از اف-اکتین در محلول، با روش های شبیه سازی کامپیوتری دینامیک مولکولی و مونت کارلو مورد بررسی قرار می گیرد. با استفاده از نتایج به دست آمده در مورد رابطه? نظم گیری جهتی اف-اکتین ها با غلظت یون های نمک، علت تشکیل این ساختارهای متنوع، توضیح داده می شود. نشان داده می شود که تشکیل ساختار کلک مانند اف-اکتین ها متناظر با یک حالت شبه پایدار سیستم است و با گذشت زمان کافی، سیستم به حالتی با انرژی پایین تر می رسد که در آن دسته های موازی اف-اکتین ها تشکیل می شود. نکته? دیگر در مورد اف-اکتین ها که ساختار مارپیچی دارند، ارتباط نظم پیچشی این رشته ها با جاذبه? بین آنها در حضور یون های مخالف چندظرفیتی و تشکیل دسته های موازی است. در ادامه? این پایان نامه، سازوکار جاذبه در انباشته های اف-اکتینی بررسی می شود. برای این منظور، برخلاف مدل های ساده ? مورد استفاده در اغلب بررسی های مربوط به این سیستم ها، به ارائه? یک مدل دقیق تر از اف-اکتین می پردازیم. در این مدل از اف-اکتین، انواع آزادی های چرخشی، پیچشی و انتقالی و اندازه? واقعی قطر اف-اکتین، نظم مارپیچی توزیع بار آن و سختی های پیچشی و خمشی اف-اکتین در نظر گرفته می شود. با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی این مدل، نشان داده می شود که: · جاذبه? بین اف-اکتین ها در حضور نمک چندظرفیتی، آنها را به صورت دسته های موازی انباشته می کند و محورهای آنها شبکه? هگزاگونال تشکیل می دهند. · ‎رقابت برهم کنش های الکتروستاتیک و سختی پیچشی اف-اکتین ها، نظم مارپیچی آنها را از حالت طبیعی 13/6 منحرف نمی کند. · توزیع یون های مخالف نشان می دهد که در حالت تعادل بیشینه? چگالی این یون ها در وسط خط واصل مراکز اف-اکتین های همسایه است. سازوکار برهم کنش جاذبه بین اف-اکتین ها از روی توزیع یون های مخالف، قابل توضیح است. · بررسی انرژی حالت پایه? دسته? موازی اف-اکتین ها با استفاده از یک مدل ایده آل برای اف-اکتین و استفاده از بارهای مخالف ثابت متناظر با نظم گزارش شده برای یون های مخالف در یک آزمایش، نشان می دهد که نظم مارپیچی ‎24/11‎ انرژی کمتری نسبت به دیگر نظم ها دارد.

در این پایان نامه پدیده ی پخش مسدود شده ی غیرفعال و فعال ماکرومولکول های میله ای شکل به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. بستگی دینامیک ماکرومولکول به چگالی موانع در محیط بررسی شده و دیده شده است که فرآیند پخش دارای رژیم های پخش غیرعادی است. طول مدت رژیم زیرپخشی ماکرومولکول با افزایش طول آن و چگالی موانع در محیط افزایش می یابد. همچنین، بر خلاف ماکرومولکول های پلیمری انعطاف پذیر، نشان داده شده است که ضریب پخش ماکرومولکول میله ای شکل وابستگی شدیدی به طول آن دارد. وابستگی ضریب پخش به چگالی موانع با نظریه های موجود در این زمینه مقایسه شده و نشان داده شده است که این وابستگی به خوبی با یک تابع توانی از کسر حجم آزاد توضیح داده می شود. در بررسی فرآیند پخش ماکرومولکول میله ای فعال، دیده می شود که یک رژیم ابرپخشی، به مجموعه ی رژیم های چهارگانه میله ی غیرفعال اضافه می شود که بلافاصله پس از رژیم زیر پخشی حاصل از حضور موانع اتفاق می افتد. مدت زمان این رژیم نیز با افزایش چگالی موانع و طول میله، بیشتر می شود. وابستگی ضریب پخش ماکرومولکول میله ای شکل خودپیش ران به چگالی موانع با افزایش اندازه ی نیروی رانشی، از رفتار یکنوای نزولی به رفتار غیریکنوا تبدیل می شود. به طوریکه در چگالی های کم موانع، افزایش مقدار نیرو، پدیده ی پخش را تقویت می کند ولی در چگالی های بالاتر اثر موانع غالب شده و فرآیند را کندتر می کند. با تبدیل مختصات از چارچوب آزمایشگاه به چارچوب جسم، اثر نیروی رانشی به شکل سرعت سوق میله مشاهده می شود. برخلاف ضریب پخش، مقدار سرعت سوق با افزایش چگالی موانع به طور یکنوا کاهش می یابد.

در این پایان نامه، انتقال پلیمر از کانال های نامتقارن در مقیاس نانو بررسی می شود. در قسمت اول پایان نامه، فرآیند ورود پلیمری باردار و انعطاف پذیر تحت اثر میدان الکتریکی به کانالی نامتقارن در مقیاس نانو به صورت نظری و با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی مطالعه می شود. مشاهده می شود که وجود قسمتی عریض پیش از کانال، زمان ورود پلیمر به قسمت باریک کانال را به شدت کاهش می دهد. شبیه سازی های زمان ورود با کانالی با ابعاد کانال آلفاهمولیزین، نتایج آزمایش را بدست می دهد. پلیمر پیش از ورود به کانال به وسیله میدان الکتریکی فشرده می شود. تئوری کاملی برای رفتار پلیمر فشرده پیش از ورود و سد انرژی آزاد ارائه شده است، که وابستگی آنها به طول پلیمر، قدرت میدان الکتریکی و هندسه ورودی کانال را بررسی می کند. نشان داده می شود که محدود کردن عرضی پلیمر پیش از ورود به قسمت باریک کانال، سد انرژی آزاد و وابستگی آن به پارامترهای سیستم را به طور قابل ملاحظه ای تغییر می دهد. فرکانس تلاش پلیمر فشرده شده تحت میدان الکتریکی برای ورود به کانال نیز بحث شده است. نتایج نظری و شبیه سازی ما به خوبی سازگارند و داده های مربوط به آزمایش های انتقال پلیمر از کانال پروتئینی آلفاهمولیزین را به خوبی توضیح می دهند. در قسمت دوم پایان نامه، انتقال پلیمر از کانالی نامتقارن به شکل مخروط مطالعه می شود. از طرف مخروط نیرویی با منشا آنتروپی به پلیمر وارد می شود که آن را به سمت دهانه بزرگ تر مخروط پیش می راند. در نظریه، گستردگی پلیمر درون مخروط و نیروی وارد بر پلیمر از طرف مخروط را به روش مقیاس بندی محاسبه می کنیم. این تئوری برای دو حالت قطر قاعده کوچک و بزرگ برای کانال ارائه می شود. در قطر قاعده کوچک برای کانال، به خاطر تجمع مونومرها در پشت کانال در حین انتقال پلیمر، کانال را به صورت مخروطی بسته در نظر می گیریم. ولی در قطر قاعده بزرگ، پلیمری را در نظر می گیریم که یک انتهای آن در مخروطی بلند ثابت شده است. در قطر قاعده کوچک نیرو در زوایای کوچک یک بیشینه دارد، ولی در قطر قاعده بزرگ با زاویه به طور یکنوا افزایش پیدا می کند. در دو حالت، نیرو با طول مخروط افزایش می یابد. با توجه به اینکه زمان انتقال پلیمر با عکس نیرو متناسب است، نظریه می تواند نتایج شبیه سازی برای زمان انتقال پلیمر را به طور کیفی توضیح بدهد. تعادل یا عدم تعادل قطعه پلیمر درون کانال در حین انتقال پلیمر -که شرط درستی تئوری بالا است- نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

پپتیدهای آمفی فیلی در حالت محلول مجموعه ی غنی ای از رفتارهای انباشتگی از خود نشان می دهند. در این پایان نامه, اثر توالی اسید آمینه ای و ph محیط (phهای بالا و پایین) در خود اجتماعی پپتیدهای eak16 به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی درشت دانه مورد مطالعه قرار گرفته و سازوکار خود اجتماعی این پپتیدها بررسی شده است. پپتیدهای eak16 از ?? اسید آمینه در سه نوع تشکیل شده اند که این اسیدهای آمینه به صورت یک در میان خاصیت آبگریزی و آبدوستی دارند و اسیدهای آمینه ی آبدوست این پپتیدها دارای بار مثبت و منفی هستند. سه نوع از این پپتیدها,,aeaeakakaeaeakak(eak16-ii) aeakaeakaeakaeak(eak16-i) و aeaeaeaeakakakak (eak16-iv) از نظر تشکیل نانوساختارها در طی فرآیند خود اجتماعی مورد بررسی قرار گرفته است. در این شبیه سازی, سه یا چهار اتم سنگین هر اسید آمینه همراه با اتم های هیدروژن مربوطه را یک ذره درشت دانه در نظر گرفته ایم. متغیرهای مربوط به برهمکنش این ذرات با همدیگر بر اساس اطلاعات آزمایشگاهی می باشد. شبیه سازی ما نشان می دهد که در شرایط ph خنثی, پپتیدهای eak16-i اجتماعات فیبری و پپیتدهای eak16-iv ساختارهای گلبولی تشکیل می دهند. پپتیدهای eak16-ii هم ساختارهای فیبری و هم گلبولی تشکیل می دهند. در شرایط phهای بالا و پایین, هر سه نوع پپتیدهای eak16 اجتماعات فیبری تشکیل می دهند. از مقایسه شبیه سازی های تک رشته ای با شبیه سازی محلولی از این پپتیدها متوجه می شویم که برای پپتیدهای eak16-,iv برهمکنش های داخلی بین ذرات سازنده ی یک رشته اهمیت بیشتری نسبت به برهمکنش های بین رشته ها دارد ولی این مورد برای پپیتدهای eak16-i برعکس است و برهمکنش های بین رشته ای غالب است. نتایج به دست آمده در توافق خوبی با مشاهدات آزمایشگاهی است.

مطالعه ی خصوصیات اجتماعات پپتیدی و فرایند خود اجتماعی پپتیدها از نظر پزشکی، بیوتکنولوژی، مهندسی مواد و نانوتکنولوژی دارای اهمیت بسیار می باشد. از نظر پزشکی و سلامت، درک فرایند اجتماع پپتیدها و پروتئین ها می تواند در شناخت و درمان بیماری هایی چون آلزایمر و پارکینسون بسیار مفید باشد. روش های مختلف نظری و تجربی برای انجام این مطالعات وجود دارد. پپتیدهای کوتاه مکمل یونی eak16 با دارا بودن ترکیبی از اسید آمینه ها ی غیر قطبی و باردار مدل خوبی برای مطالعه ی فرایند خود اجتماعی پپتیدها هستند. مطالعه ی دقیق برهمکنش این پپتیدها و فرآیند تجمع آن ها در مقیاس اتمی اطلاعات بسیار مفیدی از نقش هر کدام از برهمکنش های موثر در خود اجتماعی این پپتیدها می دهد. مطالعه ی دقیق این فرایند خوداجتماعی در مقیاس اتمی با روش های تجربی تا کنون مقدور نبوده است. بنابراین، استفاده از شبیه سازی های کامپیوتری بخصوص شبیه سازی های دینامیک مولکولی با استفاده از میدان های نیروی تمام اتم در این زمینه بسیار سودمند است. کار پژوهشی این پایان نامه قسمتی از یک پروژه ی بزرگ تر می باشد که با استفاده از روش تجربی و شبیه سازی دینامیک مولکولی اتمی و درشت دانه سعی دارد تا سازوکار تجمع و تشکیل ساختارهای اَبَرمولکولی توسط این پپتیدها را مطالعه کند. در این پایان نامه برهمنکنش دو رشته از پپتیدهای eak16-i و eak16-iv با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی تمام اتم مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از انجام این شبیه سازی ها بررسی نقش برهمکنش های مختلف در فرایند تجمع این پپتیدها می باشد. بر اساس نتایج به دست آمده پپتیدهای eak16-i موقع برهمکنش با یکدیگر ساختار باز و گسترده ای پیدا می کنند. همچنین در این پپتیدها تغییر ساختاری از مارپیچ آلفا به صفحه ی بتا در حین فرایند تجمع دیده می شود. این در حالی است که پپتیدهای eak16-iv ساختار بسته تری دارند و برهمکنش های درون رشته ای در آن ها غالب می باشد. در هر دو مورد برهمکنش های آبگریزی به عنوان برهمکنش غالب به نظر می رسد. نتایج به دست آمده در مجموع تمایل تشکیل تجمعات فیبری شکل برای eak16-i و تجمعات گلبولی شکل برای eak16-iv را در ph خنثی پیش بینی می کند که با نتایج تجربی سازگاری دارد.

ملکول های بسیاری مانند پپتیدهای با ساختار مارپیچ آلفا و dna وجود دارند که فارغ از جزئیات ساختاریشان نسبت طول به قطر آنها مقدار قابل توجهی است. طول ایستایی این ملکول ها بزرگ است به گونه ای که اگر طول خیلی بلندی نداشته باشند می توان آنها را به عنوان یک ملکول میله ای شکل در نظر گرفت. تعدادی از این ملکول ها اگرچه از لحاظ الکتریکی خنثی هستند ولی توزیع بار در آنها به گونه ای است که به طور موضعی دوقطبی های الکتریکی در این ملکول ها به وجود می آید. در یک تقریب درشت دانه می توان تمامی جزئیات این ملکول ها را کنار گذاشت و آنها را به عنوان یک ملکول میله ای شکل با یک دوقطبی مرکزی در نظر گرفت. همچنین از لحاظ نظری ثابت شده است که ملکول های میله ای شکل در غلظت های بالا تمایل دارند که در اثر برهمکنش حجم اشغالی و به جهت افزایش آنتروپی سیستم، فازهای شناخته شده نماتیک و اسمکتیک را به وجود آورند. در این پایان نامه با شبیه سازی دینامیک ملکولی به مطالعه محلولی از ملکول های میله ای شکل که در مرکزشان دارای ممان دوقطبی الکتریکی هستند پرداخته ایم. پس از شبیه سازی های صورت گرفته نمودار فاز سیستم بر حسب چگالی ملکول ها و قدرت برهمکنش دوقطبی آنها را بدست آورده و مشاهده کرده ایم که برهمکنش دوقطبی الکتریکی به عنوان عاملی کمک کننده به آنتروپی، در انرژی آزاد سیستم ظاهر می شود، و افزایش آن کاهش غلظت آستانه گذار را موجب می شود. در شبیه سازی مشابهی با طراحی ملکول هایی میله ای شکل با هندسه خاص، این ویژگی در آنها به وجود آمده است که ملکول ها تمایل دارند به علت نیروی الکترواستاتیک دو به دو با هم موازی شده و سپس زوج های دوتایی به هم عمود شوند. در این حالت تقابل نیروی الکترواستاتیک و آنتروپی در بارها و غلظت های متفاوت، ساختارهایی منحصر به فرد در این سیستم ها به وجود می آورد که کاملا متفاوت از فازهای مشاهده شده در حالت بدون بار است.

در این پایان نامه، با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی درشت دانه، به بررسی سد انرژی آزاد در برابر تجمع دو ماکرومولکول پلیمری می پردازیم. با استفاده از داده های به دست آمده از شبیه سازی، بستگی سد انرژی آزاد به سختی خمشی پلیمرها را مطالعه می کنیم. این مطالعه را در سه حالت مختلف؛ دو پلیمر آزاد در فضا (در سه بعد)، دو پلیمر مقید در دو بُعد و دو پلیمرجذب شده به روی یک سطح صاف انجام می دهیم. تغییرات سد انرژی آزاد با طول ایستایی پلیمرها را به صورت نمودارهایی رسم می نماییم. مشاهده می شود که در حالت اول و سوم سد انرژی آزاد برحسب سختی خمشی پلیمر یک رفتار غیر یکنوا دارد. با افزایش سختی خمشی پلیمر، سد انرژی آزاد ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. در حالت دوم سد انرژی آزاد با افزایش ثابت خمش به صورت تقریباً نمایی افت می کند. در حالت سوم مقدار سد انرژی آزاد نسبت به حالت اول به میزان چشم گیری کاهش می یابد که نشان دهنده این است که وجود سطح جاذب پلیمرها، پدیده تجمع آنها را به میزان قابل توجهی تسهیل می کند.

انتقال ماکرومولکول های پلیمری از حفره های با اندازه نانومتری (قابل مقایسه با اندازه قطر پلیمر)، در فیزیک و علوم زیستی از اهمیت کاربردی و نظری برخوردار است. در غشای بسیاری از سلول ها حفره هایی برای عبور مواد وجود دارد. در این پایان نامه اثرات افت وخیز مکان و اندازه حفره، آبگریزی پلیمر و اندازه نیروهای پیش ران در فرایند انتقال پلیمر با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی می شود. به دلیل طبیعت سیال گونه غشا، مکان و اندازه این حفره ها دارای افت وخیز است. برای مطالعه اثر این افت وخیزها، با ایجاد افت وخیزهای تصادفی ذرات دیواره، مکان و اندازه حفره تغییر می کند. در این پایان نامه نشان داده می شود که این افت وخیزها تأثیر قابل توجهی در مقیاس بندی زمان عبور بر حسب طول پلیمر ندارد و نتایج حاصل با نتایج به دست آمده برای حفره ثابت هم خوانی دارد. در مطالعه ی انتقال پیش رانده ی پلیمرهای آبگریز مشاهده شده است که برای مقادیر مختلف آبگریزی، سرعت انتقال پلیمر با افزایش طول قطعه پلیمر منتقل شده به طرف دیگر دیواره کاهش می یابد. این سرعت، وابستگی توانی منفی به زمان دارد. نتایج نشان می دهد برای یک مقدار آبگریزی ثابت، مقدار این توان با افزایش نیروی پیش ران افزایش می یابد. هم چنین رابطه ی مقیاس بندی زمان عبور بر حسب طول پلیمر به شکل یک رابطه توانی است که برای یک نیروی ثابت، نمای مربوط به طول پلیمر با افزایش قدرت آبگریزی افزایش می یابد.

انتقال پلیمر از حفره ای با قطر قابل مقایسه با قطر پلیمر در سال های اخیر مورد توجه فیزیک دانان ماده چگال نرم قرار گرفته است. بسیاری از جنبه های انتقال پلیمر از حفره های باریک مستقل از جزئیات ساختاری پلیمر و حفره بوده و به ماهیت درشت مولکولی پلیمر مربوط می شوند. در این پایان نامه، انتقال پلیمر از حفره ای در یک غشای نامتقارن به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار می گیرد. عدم تقارن غشا می تواند ناشی از قدرت برهمکنش متفاوت دو طرف غشا با پلیمر، آنتروپی متفاوت پلیمر در دو طرف غشا و یا ترکیبی از هر دو مورد باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد در حالتی که عدم تقارن فقط ناشی از قدرت برهمکنش متفاوت دو طرف غشا با پلیمر است، زمان عبور پلیمر از حفره بر حسب اختلاف قدرت برهمکنش، یک تابع غیر یکنوا است. همچنین نشان داده شده است که نحوه وابستگی توانی زمان انتقال پلیمر به طول آن مشابه این وابستگی در انتقال پلیمر تحت اثر نیروی خارجی است. به ازای مقدار مشخصی از تفاوت قدرت برهمکنش، زمان عبور پلیمر از حفره کمینه است. علاوه بر این، در انتقال پلیمر از حفره به دلیل آنتروپی متفاوت پلیمر در دو طرف غشا نیز، وابستگی توانی زمان عبور پلیمر به طول آن مشاهده شده و نشان داده شده است نمای وابستگی همخوانی خوبی با مسأله انتقال واداشته پلیمر از حفره دارد. اثر متحرک بودن حفره در روی غشا بر روند عبور پلیمر از غشا نیز مورد بررسی قرار گرفته است و زمان عبور پلیمر از غشا در دو حالت حفره ثابت و حفره متحرک مورد مقایسه قرار گرفته و نشان داده شده است که زمان عبور در حالت حفره متحرک، کوتاه تر و به زمان واهلش پلیمر نزدیک تر است. همین طور خروج یک رشته پلیمری از محدوده ای استوانه ای در مجاورت یک سطح مورد بررسی قرار گرفته و زمان خروج برای حالت های با و بدون برهمکنش جاذبه میان پلیمر و غشا مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.

رفتار شهروندی سازمانی(ocb) عملکرد سازمانی را با افزایش اثربخشی از طریق گریس کاری موتور و کاهش اصطکاک بهبود می بخشد ocb رفتاری با میل و اراده فردی است که به طور مستقیم یا صریح توسط سیستم پاداش رسمی سازمانی تقدیر نمی شوند، ولی درمجموع باعث ارتقاء عملکرد اثربخش سازمان می گردند. احساس عدالت نقش مهمی در ارتقای ocb دارد. عدالت سازمانی اشاره به ادراک فرد از منصفانه بودن پاداش ارائه شده توسط سازمان می باشد و دارای ابعاد توزیعی، رویه ای و مراوده ای می باشد. هدف این تحقیق تعیین تأثیر عدالت سازمانی ادراکی کارکنان اداره کل امور مالیاتی جنوب تهران بر رفتارهای شهروندی سازمانی می باشد. جامعه آماری همه 550 پرسنل اداره کل در بهار1392 می باشد نمونه آماری شامل 227(با فرمول کوکران محاسبه شده است) نفر که به روش نمونه گیری تصادفی ساده انتخاب شده است و ابزار جمع-آوری اطلاعات پرسش نامه های استاندارد رفتار شهروندی سازمانی ارگان - کونوسکی(1996) و عدالت سازمانی نیهوف- مورمن(1993) می باشد. تحلیل داده ها در سطح توصیفی و تحلیلی توسط نرم افزار spss صورت گرفت جهت آزمون فرضیه های تحقیق از تحلیل رگرسیون ساده خطی و آزمون t استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که عدالت سازمانی بر رفتار شهروندی سازمانی در اداره کل امور مالیاتی جنوب تاثیر مثبت و معنی داری دارد. و همچنین بین جنسیت، سن و سابقه افراد با عدالت سازمانی و رفتار شهروندی سازمانی رابطه معنی داری وجود ندارد. ولی بین سطح تحصیلات و عدالت سازمانی و رفتار شهروندی سازمانی رابطه معنی داری وجود دارد و به طور نسبی افراد با سطح تحصیلات بالاتر معتقدند در اداره کل امور مالیاتی جنوب تهران عدالت سازمانی در سطح مطلوبی قرار ندارد ولی رفتار شهروندی کارکنان نامطلوب نمی باشد.

در این پایان نامه با استفاده از شبیه سازی دینامیک ملکولی درشت دانه به مطالعه ?پایداری فیبرهای اف?اکتین تشکیل? ?شده توسط لیزوزیم در بیماری سیستیک? ?فیبروز? پرداخته شده است. رشته اکتین (اف-اکتین )، یکی از اجزای اصلی اسکلت سلولی، رشته ای پلیمری با بار منفی است، که به واسطه پروتئین های اتصالگر، انباشته های مختلفی تشکیل می دهد و این انباشته ها مسئول بسیاری از عملکردهای سلول هستند. از طرف دیگر در مخاط ریه? افراد مبتلا به بیماری ارثی سیستیک فیبروز، انباشته هایی مشابه در حضور پروتئین کاتیونیِ لیزوزیم که یک پروتئین ضد میکروبی است تشکیل می شود. بر اثر تشکیل فیبرهای اکتین-لیزوزیم، علاوه بر اینکه عملکرد ضد میکروبی پروتئین های لیزوزیم مهار می شود، چسبندگی و تشدید عفونت میکروبی را در مخاط ریه? این بیماران نیز در پی دارد. هدف از این پایان نامه یافتن روشی برای ناپایدار کردن فیبرهای اف- اکتینی به عنوان درمانی برای این بیماری است. در این پایان نامه با ارائه? مدلی درشت دانه از رشته های اکتین و پروتئین های لیزوزیم نشان داده شد که در حضور لیزوزیم نوع وحشی با بار سطحی +9 الکترون، فیبرهای پایداری از اف- اکتین تشکیل می شود. با کاهش بار لیزوزیم (تا 4+ الکترون)، مشاهده می شود که فیبرهایی با پایداری کمتر تشکیل می شوند. علاوه بر این در این پایان نامه تا?ثیر حضور نمک بر پایداری فیبرهای اف-اکتینی بررسی شده است. به طوری که دیده می شود با افزودن نمک تک ظرفیتی پایداری فیبرهای اف-اکتین کمتر می شود. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد، دو فاکتور بار لیزوزیم و غلظت نمک می تواند به عنوان دو عامل برای کنترل پایداری فیبرهای تشکیل شده در بیماری سیستیک فیبروز مورد توجه قرار بگیرد. با کاهش بار لیزوزیم (به نحوی که خاصیت ضد میکروبی آن را تحت تا?ثیر قرار ندهد) و همچنین با افزودن مقدار اندک نمک می توان فیبرها را از بین برد و علائم بیماری سیستیک فیبروز را کاهش داد.

خوداجتماعی مولکولی فرآیندی است که در آن مولکولها توسط برهمکنشهای غیرکوالانسی، مانند برهمکنشهای الکترواستاتیک، آبگریزی و پیوند هیدروژنی، گردهم می آیند و اجتماعات اَبَرمولکولی تشکیل می دهند. تشکیل مایسل، وزیکول و ساختارهای دولایه به وسیله ی مولکولهای دوگانه دوست و همچنین تشکیل دسته های پلی الکترولیتی که عامل آن برهمکنشهای الکترواستاتیک است، مثالهایی از این پدیده هستند. در این میان خوداجتماعی پپتیدها، که توالی های کوتاهی از اسیدهای آمینه هستند، به دلایل مختلف از اهمیت خاصی برخوردار است و در سالهای اخیر توجه زیادی را به سوی خود معطوف کرده است. این پدیده کاربردهای فراوانی در ساخت بافت مصنوعی، انتقال دارو، ساخت داربستهایی برای رشد سلول و مهندسی سطح می تواند داشته باشد. اولین بار در سال 1993 تشکیل نانوساختارهایی به شکل لوله هایی با دو انتهای باز که نتیجه ی خوداجتماعی یک پپتید حلقوی با هشت اسیدآمینه بود گزارش شد. پس از آن، مطالعات نظری و تجربی فراوانی با انواع دیگری از پپتیدها انجام شده است. در میان انواع پپتیدها، گروه خاصی به نام پپتیدهای مکمل یونی که به دلیل داشتن توالی خاص اسیدهای آمینه خواص دوگانه دوستی و مکمل یونی بودن را به طور همزمان دارند، مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. این گروه از پپتیدها دسته ی مهمی از مولکولهای با قابلیت خوداجتماعی را تشکیل می دهند. در این پپتیدها اسیدهای آمینه ی آبدوست و آبگریز به صورت یک در میان و بارهای مثبت و منفی به تعداد برابر و با توالی منظم قرار می گیرند، بطوریکه به ازای هر قسمت یونی شامل اسیدهای آمینه ی با بار مشخص یک قسمت مکمل از اسیدهای آمینه با بار مخالف وجود دارد. در سیستمهای تشکیل شده از این پپتیدها، به دلیل حضور همزمان برهمکنشهای مختلف مانند برهمکنشهای الکترواستاتیک، آبگریزی، پیوند هیدروژنی و دافعه ی حجمی، رفتارهای غنی خوداجتماعی انتظار می رود. در این پایان نامه رفتار خوداجتماعی یک خانواده از پپتیدهای مکمل یونی به نام پپتیدهای eak16 که شامل سه نوع پپتید eak16-i، eak16-ii وeak16-iv است، مورد مطالعه قرار گرفته است. این سه پپتید از اسیدهای آمینه ی یکسانی تشکیل شده اند و تنها تفاوت آنها در ترتیب قرارگیری اسیدهای آمینه در طول پپتید است که سبب ایجاد توالی متفاوت بار الکتریکی در آنها می شود. در آزمایشها مشاهده شده است که خوداجتماعی این پپتیدها در محلول و یا در کنار سطوح مختلف (آبگریز یا باردار) ساختارهایی با ابعاد نانومتری تشکیل می دهد. در این آزمایشها تأثیر عوامل مختلفی مانند ph محلول، قدرت یونی محلول و غلظت پپتیدها بررسی شده است. با وجود تعداد زیاد آزمایشها، شبیه سازیهای اندک و ساده ای برای مطالعه ی این سیستمها تا کنون انجام شده است. از طرفی می دانیم یکی از روشهای مناسب برای مطالعه ی پدیده ی خوداجتماعی در این سیستمها، استفاده از شبیه سازیهای دینامیک مولکولی تمام اتمی و یا درشت دانه است. هدف اصلی این پایان نامه، مطالعه ی پیکربندیهای تعادلی تک رشته ای پپتیدهای eak16 در محلول و نحوه ی تشکیل دیمر در سیستمهای دورشته ای و همچنین بررسی سازوکار خوداجتماعی و فرآیند انباشتگی آنها در کنار سطوح آبگریز با استفاده از شبیه سازیهای دینامیک مولکولی در شرایط مختلف ph است. در قسمت اول، به دلیل اهمیت برهمکنشهای میان اتمها (مانند برهمکنشهای الکترواستاتیک، آبگریزی، پیوند هیدروژنی و دافعه ی حجمی) در تعیین پیکربندی تعادلی یک پپتید و بررسی جزئیات تشکیل دیمر، شبیه سازیهای تک رشته ای و دورشته ای به صورت تمام اتمی انجام شده اند. در قسمت دوم، برای بررسی سازوکار خوداجتماعی به شبیه سازی تعداد بیشتری پپتید (سیستم بس پپتیدی) نیاز داریم. در این سیستمها پپتیدها، که پیکربندی تعادلی خود را یافته اند، در هنگام برهمکنش با یکدیگر با جزئیات تمام اتمی همدیگر سروکار ندارند و به طور موثر با یکدیگر برهمکنش می کنند. به همین دلیل در نظر گرفتن درجه ی آزادی تمام اتمها ضروری نیست و می توان به طور متوسط مجموعه ای از چندین اتم که در کنار یکدیگر قرار دارند را به صورت یک ذره ی بزرگتر در نظر گرفت. از طرفی شبیه سازی اتمی سیستمهای بس پپتیدی هزینه ی محاسباتی بالایی دارد. بنابراین در این قسمت، از شبیه سازی درشت دانه استفاده شده است. ساختار پایان نامه به شکل زیر است: در فصل اول به معرفی پدیده ی خوداجتماعی مولکولی می پردازیم و در فصل دوم به طور خاص به خوداجتماعی پپتیدها و کاربردهای آن اشاره می کنیم. علاوه بر این، در این فصل پپتیدهای مکمل یونی eak16 معرفی و ویژگیهای آنها بیان می شود. چند آزمایش خوداجتماعی با دو پپتید eak16-ii و eak16-iv در شرایط مختلف ph برای بررسی امکان انجام این آزمایشها در دانشگاه انجام شده است. جزئیات این آزمایشها و نتایج حاصل از آن در فصل سوم ارائه می شود. فصل چهارم به مطالعه ی پیکربندی تک رشته ای پپتیدهای eak16 و نحوه ی تشکیل دیمر توسط آنها به وسیله ی شبیه سازیهای دینامیک مولکولی تمام اتمی اختصاص دارد. رفتار خوداجتماعی پپتیدهای eak16 در سه محدوده ی مختلف ph در کنار سطح آبگریز و فرآیند رشد اجتماعات تشکیل شده در فصل پنجم مطالعه و نتایج حاصل ارائه می شود. در فصل آخر (فصل ششم)، مرور نتایج کارهای انجام شده در این پایان نامه و چشم انداز آینده آورده می شود.

دیده پخش یک ذره براونی در حضور موانع یا ماکرومولکول های محلول در حلال در طبیعت مصادیق فراوانی دارد. حضور موانع یا ماکرومولکول هایی که دینامیک بسیار کندی نسبت به ذره براونی مورد نظر دارد، باعث می شود بخش هایی از فضا، از دسترس ذره خارج شود. در این حالت گفته می شود، دینامیک ذره از مدل گشت تصادفی محدود شده پیروی می کند. گشت تصادفی محدود شده، در دهه های گذشته بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از سوال های مطرح در این مسئله، نحوه وابستگی ضریب پخش ذره براونی به چگالی موانع است. علاوه بر اثر موانع، ساختار موانع نیز در دینامیک ذره پخش شونده موثر است، از جمله متغیرهای مهم در ساختار موانع، انعطاف پذیری آنها می باشد. از دیگر مباحث مهم در این مسئله، وجود رژیم های پخش غیرعادی در دینامیک ذره براونی است. در اغلب شبیه سازی ها، موانع به شکل دو بعدی بوده و ضخامتی برای آنها در نظر گرفته نشده است. مدلی که به واقعیت نزدیکتر باشد باید سه بعدی باشد که در این پایان نامه این مورد لحاظ شده و برای موانع، حجم در نظر گرفته شده است. در این پایان نامه، به ازای مقادیر سختی خمشی مختلف پلیمرها، وابستگی ضریب پخش یک ذره کروی به غلظت پلیمرها در محلول به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و در سه بعد مورد مطالعه قرار گرفته است. در غلظت های مختلف، رژیم های پخشی مختلفی مشاهده شده است.

آنالیز مقایسه ای شبکه های برهمکنش باقیمانده های آمینواسیدی پروتئین های هاب و غیر هاب در مخمر ساکارومایسس سرویزیه

در این رساله با توسیع مسائل تغییراتی کسری، امکان بهینه سازی چنین مسائلی را در فضایی مهیا کرده ایم که جواب این مسائل بتوانند در مرز به بینهایت برسند. بدین منظور، فضای سوبولف کسری مناسبی معرفی و قضایای نشاندن فشرده برای این فضا اثبات شده است. وجود جواب مینیمم ساز برای مسئله تغییراتی که در معادله اویلر-لاگرانژ مرتبط با شرایط مرزی ریمان-لیوویل صدق کند را ثابت کرده ایم. روش اثبات بر پایه حساب تغییرات کسری استوار است. به عنوان یک کاربرد از این مسائل، وجود جواب پایا برای معادلات واکنش-انتشار کسری را نشان داده ایم. در نهایت فضاهای سوبولف کسری را توسیع و آن را مجهز به یک ترتیب مرتب جزئی کرده ایم تا وجود، یکتایی و همواری جواب را برای معادلات دیفرانسیل با مشتقات ریمان-لیوویل دنباله ای ثابت کنیم.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه دو رشته پلی الکترولیت نیمه انعطاف پذیر و اتصالگرهایش با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی مطالعه شده است. این اتصالگرها می توانند پروتئینهای اتصالگر، یونهای مخالف چند ظرفیتی یا پیوند هیدروژنی باشند. محاسبه برهمکنش موثر بین اتصالگرها نشان میدهد:1-افت و خیز گرمایی و آنتروپی نقش مهمی در برهمکنش موثر بین اتصالگرهادارد. فقط در دماهای خیلی پایین است که رقابت بین برهمکنشهای الکتروستاتیک و سختی خمشی رشته ها رفتار سیستم را تعیین می کند.2- قدرت دافعه بلندبرد بین اتصالگرها با افزایش دما بیشتر می شودو در دمای اتاق این برهم کنش دافعه برحسب فاصله یک تابع افزایشی است.در نتیجه ی این برهمکنش بین اتصالگرها به ازای چگالی های کم اتصالگرها در دمای اتاق پیکربندی هایی که در آن حلقه های بزرگ متوالی در طول رشته ها تشکیل شده باشد، پایدار نیستند و در حالت تعادل همه ی اتصالگرها به دو انتهای رشته ها رانده می شوند. بنابراین مکانیزم غالب پیشنهادی در فرایند اتصال پلی الکترولیت ها توسط اتصالگرها، شبیه بسته شدن یک زیپ است. همچنین حداقل چگالی لازم اتصالگرها برای متصل نگه داشتن پلی الکترولیتها با افزایش دما به شدت افزایش می یابد.

در طی تقسیم نامتقارن سلول، هنگام تبدیل سلول والد به دو سلول دختر، دوک میتوز در وسط سلول واقع نمی باشد. در بسیاری از ساختارهای زیستی این جابه جایی از وسط سلول به کمک حرکات نوسانی دوک میتوز انجام می شود. ما در این رساله به نقش عوامل موثر در این نوسان می پردازیم. از آزمایش ها و عکس برداری ها از سلول در حین تقسیم چنین بر می آید که سازو کار رشد و کاهش میکرولوله ها و همچنین اتصال و جدایی موتور پروتئین های غشا به میکرولوله ها در این نوسان نقش دارند. اما سهم هرکدام از این عوامل مشخص نمی باشد. بررسی نظری نوسان دوک میتوز در حین تقسیم توسط استفان گریل و همکارانش در سال 2005 انجام شده است که این نوسان را به اتصال و جدایی موتور پروتئین ها به میکرولوله ها نسبت داده اند. البته همان طور که از آزمایش ها و عکس های میکروسکوپی در حین تقسیم بر می آید، علاوه بر موتور پروتئین ها، میکرولوله ها نیز از روی دوک به صورت شعاعی به سمت غشا سلول رشد می کنند و در این نوسان نقش دارند. در این رساله تاثیر هرکدام از میکرولوله ها و موتور پروتئین ها را ابتدا به طور جداگانه و سپس توامان بر روی نوسان دوک میتوز در حین تقسیم بررسی می کنیم. برای این کار چگونگی رفتار میکرولوله و موتور پروتئین حایز اهمیت است. گروه دوقتروم به بررسی رفتار میکرولوله ها با کمک آزمایش های انجام شده پرداختند و سازوکار رشد و کاهش میکرولوله ها را به وسیله معادلات فوکر پلانک مدل کردند. ما با تکیه بر کار های دوقتروم، دینامیک میکرولوله ها را علاوه بر موتور پروتئین ها در مساله نوسان دوک میتوز در نظر می گیریم و به بررسی نتایج حاصله می پردازیم. شرح کامل سازوکار میکرولوله ها و همچنین حل پایای سیستم رشد میکرولوله ها با اعمال شرط مرزی در فصل 2 آمده است. در فصل 3 مدل ها و جواب های حاصل از تاثیر میکرولوله ها، موتور پروتئین ها و تاثیر توامان آن ها در نوسان دوک میتوز آمده است. در فصل 4 به شبیه سازی این مدل ها و نتایج حاصل از آن پرداخته شده است و در انتها در فصل 5 مطالب جمع بندی شده است.